SDH自愈环保护技术的探讨

【摘 要】SDH自愈环保护是使现代大容量光纤网络具有很高生存性的手段之一。自愈环分通道保护环和复用段共享保护环。文章描述了SDH自愈环的概念，SDH自愈环保护方式的选择，同时对SDH对各种接入的支持、SDH技术的发展趋势等作出了分析，以供工程中参考。

【关键词】SDH自愈环；自愈环保护方式；发展趋势

一、SDH自愈环的概述

SDH是同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）的缩写，根据ITU-T的建议定义，它为不同速度的数字信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。它是一种新的数字传输体制，被称为电信传输体制的一次革命。

自愈环是能提供冗余的带宽和冗余的网络设备，使得网上因网络失效而受影响的业务能够自动恢复的环网络。SDH最大的优点是网络性和自愈，它的线性应用并不能将它的这些特性充分发挥出来，因此在绝大多数情况下SDH设备组成环形网，将涉及通信的所有节点串联起来，并首尾相连，没有任何开放节点。在SDH环形网中每个节点由分插复用器（ADM）构成，具有分插功能。环形网结构中除使用ADM外，也可使用数字交叉连接设备。

二、SDH自愈环保护方式的选择

SDH自愈环一般是由若干分插设备ADM首尾相连构成的环形结构网。这种结构的网具有很高的生存性。自愈环结构分为通道保护环和复用段（线路）共享保护环。

通道保护环中，业务的保护是以通道为基础的，环上的某一支路PDH信号的传输质量来决定是否发生倒换，它不涉及APS协议的处理过程，在收端收到TUAIS信号时，来决定该通道进行倒换。

复用段倒换环是以复用段为基础的，复用段信号所传送信号的质量劣化是启动倒换的先决条件。复用段保护倒换启动时通过APS协议来实现的，启动保护倒换的信息由SDH帧中的K1、K2（b1-b5）字节所携带，当复用段的信号劣化到一定水平时，倒换启动，环上相应的备用信道就承担起原有业务通道的信号输。

如果按照一对节点间所用光纤的最小数量来分，还可以分为二纤环和四纤环。图1是SDH自愈结构。

三、自愈环保护技术的分析比较

（一）保护/恢复时间是衡量自愈能力的一个重要指标，以DXC选路为基础的自愈网需要几分钟，而自愈环保护可达50～200ms，其中通道保护环一般可达到30～50ms以下，但采用网管系统介入恢复过程的M：N两纤双向通道保护环需要几分钟。复用段共享保护涉及到必须采用SDH中的K字节在倒换时通信，需要的保护倒换时间长于通道保护，一般在200ms左右。

（二）在节点设备故障时，相临两节点在进行复用段保护倒换时可能发生错连，即倒换前后通路的起点并未连向相同的终点，如倒换前节点连向目的节点B，而倒换后连向“目的节点”C。在通道倒换中不会发生此问题。

（三）通道保护可以实现部分通道保护，即部分通道在发端只发向一个方向，收端也不需倒换这样，可以将本来做保护通道的现在用来开更多的业务，增大业务量。复用段共享保护不能实现部分通道保护。

（四）复用段共享保护环工作在线路等级，保护倒换基于线路等级的失效而非整个端到端连接完整路由和积累性能，因为只能按一段一段实现链路保护，不可能有端到端的保护能力。而通道级保护与网络拓扑无关，不局限于环形结构，具有端到端的网络保护能力。

（五）复用段共享保护环的基本容量单位为VC-4，适合大业务量场合，一般应至少为STM-16（16×VC-4），STM-4一般没有必要用复用段共享保护，STM-1则根本不能使用。通道保护可以提供VC12、VC3、VC4等各种容量等级，灵活性很大。

（六）将业务量分为两种分布类型：分散分布和集中分布。对于通道倒换环来说，无论分散分布还是集中分布，由于进入环中的所有支路信号都要经过两个方向传到接收节点，相当于要通过整个环传输，因此环的业务量等于设备的系统容量STM-N。对于复用段共享保护环，其业务量与业务的分散集中程度有关。用表2.1来描述可以看出，业务如果呈分散分布，则选用复用段共享保护，虽然倒换时间较长，但可以提供更多的通路数。如果业务明显集中于一两个节点，则选择通道保护，因为它所提供的通路数接近于复用段共享保护，而且没有K字节之间的通信，倒换时间短。

四、SDH对各种接入的支持

（一）支持窄带宽带业务

为了更充分地利用SDH的优势，需要将SDH进一步扩展至低带宽用户，特别是无线用户，提供灵活并能综合新老业务的64kbit/s等级传送平台。具体实施方法可以有多种，如使用STM-0子速率连接（STM-0），对于小带宽用户是一种经济有效地方案，同时又能保持全部SDH管理能力和功能。目前LTU-T第15研究组已开发了一个新的建议G.708。规定了STM-2和STM-1接口，届时SDH演进一步向用户推进，在接入网领域占据更大的份额。集成宽带接入设备支持窄带的接入（V5接口），与V5.1/5.2研究平台兼容，更改协议可实现升级。两种协议处理方案（远端终结和局端终结），用户可根据情况选择。

SDH利用虚容（VC）将不同的支路信号映射到STM-N中。在SDH标准中，采用VC-1（映射T1/E1），VC-2（映射T2），VC-3（映射T3/E3）。级连的VC能映射比单个的VC更大的数据流因此能更有效地利用带宽。它的另一个好处是能实现“带宽按需分配”，即动态地分配信道。对于像以太网和压缩数字图像这样的非标准数据速率，动态带宽按需分配能大大地提高带宽的利用率。

（二）支持IP业务

接入网用SDH的最新发展趋势是支持IP接入。目前至少需要支持以太网接口的映射，除了携带语音业务量以外，可以利用部分SDH净负荷来传送IP业务，从而使SDH也能支持IP的接入。IBAS设备通过插入网卡作为支路盘，为用户提供两路以太网接口，工作方式可为双工或半双工。以太网接口所需带宽可由系统灵活分配（n×2Mbit/s）。综合起来，集成宽带接入系统具有如下优点：

1.综合考虑了窄带接入和宽带接入。另外更完善地解决了IP接入，实现了语音、数字电视、多媒体服务的集成接入。

2.基于SDH，由于SDH技术很成熟，能提供可靠的服务。

3.可增加带宽，提高网络管理能力，减少维护工作，降低成本。

4.对于GSM系统来说，可灵活地提供2Mbit/s的透明通道。

5.可方便地升级和扩大容量，为平滑过渡至FTTH做好准备。

五、SDH技术的发展趋势

（一）SDH在城域网中发展

1.我国的电路交换网在5年左右的时间内仍将继续发展

SDH本身高低端的发展潜力（高于40Gb/s，低于155Mb/s）SDH通道级联功能与多种数据业务映射结构的支持，增强了支持ATM/IP的能力，正由新的ITU-T建议予以支持，有效地支持了多业务传输能力。未来的超大容量的核心光传送网由DWDM垄断，从带宽颗粒度与成本上考虑，SDH转移到网络边缘，接入网需要更多的SDH接入设备。

2.SDH近期仍然是可靠性和生存性最高的传送网技术

IETF及IEEE802.17已经推出及即将推出的标准，为SDH上高效、可靠的IP传输奠定了坚实的基础。

3.基于SDH/SONET的多业务传送平台有两类发展趋势

一种方案是在SDH除提供TDM的E1等接口外，利用其它带宽提供以太网口、ATM接口、POS接口等，为宽带数据设备提供传输通道，利用SDH的50ms自愈能力提供保护。此方案是一种实现较易与原始的方案，也是宽带网建设初期各运营商最愿意采用的方案，而且目前也是大量采用的方案。第二种方案就是数据优化的多业务传送平台（MSTP）。它的优势是非常明显的，能够兼容目前大量应用的TDM业务，又满足日益增长的数据业务（IP、ATM）的要求；SEGAM公司动态带宽调整方案的性能仿真报告表明，该技术比第一种方案平均带宽利用率提高8倍。

（二）SDH网络管理发展

SDH是由软件控制的复杂系统和网络，大量借鉴了计算机科学的最新研究成果，例如采用了面向对象的软件设计方法，UNIX操作系统，最新的关系数据库结构等。一个考虑周全、技术先进的灵活网管系统是SDH网技术成败的关键。因而一旦硬件系统研制成功后，大量的后续工作将集中在软件开发上。由于SDH技术处于发展阶段，ITU-T关于SDH网络级管理的建议还处于完善的过程中；在网管系统的横向兼容性方面，即多厂家能力，目前还处于研究开发阶段，需要与生产厂家配合进行软件版本升级，从而日臻完善。

（三）SDH应用传输媒介扩展

在大多数情况下，传输网的媒介都是一以光纤为主、无线为辅，在无线通信方面微波是一种重要的通信手段。SDH微波传输系统与现有的PDH微波系统兼容采用于PDH140Mb/s系统原有的频道间隔，即30MHz与40MHz两种，但需要传送的比特率更高。目前商用系统的速率是155Mb/S和2×155Mb/s，正在研究622Mb/s系统，除微波外今后卫星通信也要向SDH过渡，以有建议将DXC功能安装在卫星上，今后还可能实现星上交换与星上处理。

在SDH自愈环保护方式中，通道保护和复用段共享保护的保护结构和原理各不相同，各有优缺点，在工程设计中，应综合考虑业务量的分布形式、不同业务种类要求的保护倒换时间、业务量的保护范围以及其成本和容量的关系对于分散业务，通道保护成本最高；对于集中业务，四纤双向复用段保护环的成本最高等因素来选择最适合的保护方式。SDH发展不仅成功地延长了SDH的技术寿命，而且提供了一个融合的简化的网络边缘，可以更灵活有效地支持分组数据业务，增强业务拓展能力，保护已有投资，降低网络成本和投资风险，有助于实现从电路交换网向分组网过渡和最终向融合网向发展。SDH在电力系统和局域网中将会得到大量的应用。

六、结论

随着通信技术的飞速发展，SDH技术作为一门新学科应用至今，现已日趋成熟，如何降低成本，提高网络的灵活性和可靠性是光纤接入网网络建设的关键。对于节点数较多，首先建环形保护结构的地区，应采用单向通道倒换环，以减少通道分配的复杂程度。大容量光纤接入网采用STM-1和STM-4自愈环，小容量的光纤接入网采用改进的PDH自愈环。在实际应用中不断完善现有网络，能加快信息高速公路的建设。为进一步拓展宽带综合业务，打下坚实可靠的基础。

参考文献：

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